ROK AKADEMICKI 1996/97	LABORATORIUM Z FIZYKI
nr ćwiczenia	TEMAT : CHARAKTERYSTYKI PRĄDOWO- NAPIĘCIOWE OPORNIKÓW NIELINIOWYCH
21
wydział: Mechaniczny
kierunek: IZK grupa K. 02.	BARTOSZ WILLMA
data wykonania	ocena	data zaliczenia	podpis
02.03.97	T.
	S.

1.ZASADA POMIARU

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie i zapoznanie się z przebiegiem charakterystyk napięciowo-prądowych U=U(I) dla oporników nieliniowych. Przykładami oporników nieliniowych są:

Termistor jest elementem półprzewodnikowym, którego opór w dużo większym stopniu niż w metalach zależy od temperatury (R=R(T)) i którego współczynnik temperaturowy oporu może być dodatni - opór rośnie ze wzrostem temperatury (termistory PTC) lub ujemny (NTC). Opór elektryczny termistora w zależności od temperatury wyraża sie wzorem:

E - szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika

kB- stała Boltzmana

A- stała materiałowa o wymiarze oporu

Wprowadzając oznaczenie
oraz uwzględniając moc wydzieloną na termistorze (P), temperaturę otoczenia (T0) i zdolność odprowadzania ciepła (C), otrzymamy:

Spadek napięcia na termistorze wynosi:

Warystor to opornik półprzewodnikowy, którego opór zależy od przyłożonego pola elektrycznego, czyli również napięcia (R=R(U)). Charakterystyka prądowo-napięciowa warystora wyraża się wzorem:

- współczynnik nieliniowości, względny przyrost oporu

C - stała, spadek napięcia na warystorze przy prądzie 1A

Dla obydwu elementów wykonałem serię pomiarów zależności prądu płynącego przez nie od przyłożonego do nich napięcia. Następnie dla termistora i warystora wykreśliłem charakterystyki U=U(I).

2.SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO

układ do badania charakterystyki termistora NTC:

układ do badania charakterystyki warystora VDR:

3.OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYŃCZYCH POMIARÓW

Podczas wykonywania pomiarów korzystałem z następujących przyrządów :

miliamperomierz klasa 0,5
błąd: 0,5% + 1 cyfra

-1. mikroamperomierza
    błąd: 0,1% + 1 cyfra
    

-1. woltomierza klasy 0,3
    błąd: 0,3% + 1 cyfra
    zakresy: 50, 200 V

4.TABELE POMIAROWE

termistor:

warystor:

5. WYKRESY

termistor:

warystor:

6.PRZYKŁADOWE OBLICZENIA WIELKOŚCI ZŁOŻONEJ

termistor - pomiar pierwszej wartości

U= 19,5 V

U= 0,3%*19,5+0,1= 0,1585 0,2V

I= 10 mA

I= 0,5*75/100= 0,375 0,4 mA

warystor - pomiar czwartej wartości:

U= 40 V

U= 0,3*50/100= 0,2V

I= 10 A

I= 0,1%*10+0,1= 0,12 0,11 A

R= 40/10= 4 4 M

R=
= 4 * (0,2/40+0,11/10)=

= 4 * (0,005+0,011) = 4 * 0,016=

=0,067 0,07 M = 70 k

7.RACHUNEK BŁĘDÓW

Błędy pomiaru uwzględnione są w tabelach pomiarowych. W punkcie 6 zawarte są przykładowe obliczenia.

Błędy pomiarowe obliczałem ze wzorów:

błąd amperomierza dla zakresu 75mA:

błąd amperomierza dla zakresu 300mA:

Błąd R obliczyłem ze wzoru:

8.UWAGI I WNIOSKI

Uzyskane wyniki potwierdzają nieliniowość charakterystyki obu elementów. Krzywe wykresów tych charakterystyk różnią się jednak nieco od krzywych teoretycznych. Wynika to z niedokładności pojedynczych pomiarów spowodowaną błędami urządzeń pomiarowych. Dodatkowy błąd powstaje z powodu niedokładności odczytu z tych i tak niezbyt doskonałych aparatów pomiarowych. Jednak krzywe charakterystyk w dużym stopniu odpowiadają krzywych teoretycznych, np. dla termistora można wyróżnić charakterystyczną część wznoszącą, punkt szczytowy, oraz część opadającą (tzn. nieliniowość charakterystyki spowodowaną efektem samonagrzewania).

---